Hva er atomvåpen?

Atomvåpen er helt forskjellig fra alle andre våpen - Det er bare med atomvåpen man på noen få timer kan drepe hundrevis av millioner av mennesker, endre klimaet på jorden, svekke ozonlaget og risikere å ødelegge hele den menneskelige sivilisasjon.

Atomvåpen er de kraftigste våpnene som er oppfunnet. Atomvåpnenes vanvittige effekt er basert på frigjøring av den enorme energien som holder sammen atomkjerner. Sammenlignet med vanlig kjemisk sprengstoff vil man ved kjernereaksjoner få om lag en million ganger mer frigjort energi per atom. Reaksjonene foregår mellom partiklene inne i atomkjernene, og ikke mellom atomene/molekylene, slik som for kjemiske eksplosiver. Det er derfor eksperter foretrekker å bruke betegnelsene kjernevåpen eller kjernefysiske våpen fremfor atomvåpen, som er den betegnelsen folk flest bruker.

Hva skjer når det smeller?
Ved en atomvåpeneksplosjon er det ekstremt sterke krefter i atomkjernens indre som frigjøres. Når et atomvåpen eksploderer ser man et intenst lysglimt som fra en gigantisk blits. Den blender og brenner alt innenfor en viss radius. Man har ingen sjanse til å rekke å skjerme seg mot varmeutstrålingen hvis man ikke er varslet på forhånd. Alt som befinner seg på det stedet der bomben eksploderer, pulveriseres og brennes opp. Det eneste som blir igjen er røyk, gasser og små partikler som stiger opp i luften. En sopplignende sky formes.

Like raskt treffes de som er litt lengre unna av radioaktiv stråling som ødelegger cellene i kroppen og gir strålesyke. I tillegg kommer det en elektromagnetisk puls som ødelegger elektrisk utstyr. Begge disse strålingsformene er usynlige. Like etterpå kommer trykkbølgen. Den er så voldsom at den slår i stykker hus og knuser mennesker på mange kilometers avstand. Etter disse umiddelbare virkningene kommer det radioaktive nedfallet som gjør store områder livsfarlige for lang tid framover. Dette er effekten av én atombombe.

Hva med en "liten" atomkrig?
Ved en "liten" atomkrig, for eksempel en mellom India og Pakistan der 100 atombomber blir brukt mot byområder, vil røyk og sot fra urbane brannstormer stige inn i den øvre troposfæren og deretter inn i stratosfæren. Den resulterende sotskyen vil blokkere sola og i løpet av noen dager vil temperaturen på jorden bli kaldere enn det man opplevde under Den Lille Istiden. Nedkjølingen og reduksjoner i nedbør vil vare i over et tiår, med dårlige avlinger over hele verden og global matmangel som resultat. Slike mengder røyk i stratosfæren vil også føre til en stor reduksjon i jordas beskyttende ozonlag; i overkant av 20 % globalt og 50-70 % på våre nordlige breddegrader. Den resulterende økningen i UV-strålingen vil ha alvorlige konsekvenser for menneskers helse overalt.

Dette er effekten av ca 100 atombomber på størrelse med den som ble sluppet over Hiroshima i 1945. Det finnes ca 30 000 atomvåpen i verden i dag, nok til å utslette den menneskelige sivilisasjon ca. 30 ganger.

Forskjellige typer av atomvåpen
Det er to hovedtyper av atomvåpen; fisjonsvåpen, der frigjøring av energi skjer gjennom deling (fisjon) av tunge atomkjerner, og termonukleære våpen, der frigjøring av energi oppnås gjennom en sammenslåing (fusjon) av lette atomkjerner.

Fisjonsprosessen
Tunge atomkjerner, uran eller plutonium, deles når de blir truffet av nøytroner. Ved fisjonen frigjøres mengder av energi og i tillegg flere nøytroner som kan treffe flere atomkjerner i nærheten og frigjøre enda mer energi i en kjedereaksjon. For at en slik reaksjon skal settes i gang kreves en viss minste mengde materiale samlet på ett sted, en såkalt "kritisk masse".



Fisjonsvåpen
Fisjonsbomben er den enkleste typen atomvåpen. Fisjonsbomben er utformet for å frigjøre så mye energi som mulig så raskt som mulig før den frigjorte energien skaper en eksplosjon som slynger massen fra hverandre og stopper kjedereaksjonen. For at en slik reaksjon skal settes i gang kreves det en såkalt "overkritisk masse". Hvor stor massen må være for å oppnå en eksplosjon avhenger av materialets kjernefysiske egenskaper, hvor tett det er pakket sammen og i hvilken form.

De vanligste stoffene som brukes for å oppnå en kjernespalting er uran-235 og plutonium-239. Disse stoffene kan opprettholde en kjedereaksjon og produsere en kraftig eksplosjon. Produktene av spaltingsprosessen blir et hundretalls radioaktive isotoper av krypton, barium, jod-131, cesium-137 og strontium-90.

De bombene som USA slapp over Hiroshima og Nagasaki i 1945 var begge fisjonsbomber. Hiroshima-bomben (basert på uran-235) hadde en sprengkraft på 13 kilotonn og Nagasaki-bomben (basert på plutonium-239) var på 21 kilotonn. Senere er det produsert fisjonsbomber med langt større sprengkraft. 

Fusjonsprosessen
Fusjon oppstår når lette atomkjerner, som for eksempel isotoper av hydrogenatomer, slås sammen og danner en tredje, tyngre atomkjerne, samtidig som enorme mengder energi frigjøres. For at dette skal kunne skje kreves ekstremt høye temperaturer og trykk.

I stjerner skjer kjernefysisk fusjon i midten av stjernen, og det ter dette som er deres energikilde. På jorden skjer kjernefusjon i større omfang bare i termonukleære våpen.

Termonukleære våpen
I et termonukleært våpen er det vanligvis de to hydrogenisotopene deuterium og tritium som slås sammen med høy hastighet til atomet helium-4 og et nøytron. Derfor brukte man tidligere navnet hydrogenbombe. Ved fusjonen frigjøres mye mer energi per kilo materiale enn ved fisjon. Ettersom begge atomkjernene har en positiv ladning støter de bort hverandre. Det kreves derfor at kjernene farer med svært høy hastighet mot hverandre for at en fusjon skal skje. For å oppnå den høye hastigheten må atomkjernene varmes opp til flere titalls millioner grader. Dette gjøres ved at en "vanlig" fisjonsladning først varmer opp hydrogenladningen. Derav navnet termonukleære våpen (thermo = varme).

I motsetning til fisjonsvåpen, kan termonukleære våpen i prinsippet ha så stor sprengvirkning som helst. Den største hydrogenbomben som har blitt prøvesprengt hadde en sprengkraft på 58 megatonn, som tilsvarer om lag 4 600 Hiroshima-bomber. Prøvesprengningen ble utført i 1961 over Novaja Zemlja i Nordvest-Russland (da Sovjetunionen).

Materialer for atomvåpen
De vanligste materialene for atomvåpen er uran (U) og plutonium (Pu). Mens uran forekommer som et naturlig grunnstoff på jorden, finnes plutonium ikke i naturlig form og produseres derfor syntetisk i kjernefysiske reaktorer av uran-238. Naturlig uran består hovedsakelig av to isotoper, U-235 og U-238. Det uranet som finnes i naturen har et svært lavt nivå av U-235 (0,7 %). Brensel til atomkraftverk inneholder vanligvis 3-4 % U-235. For uran av våpenkvalitet kreves som regel 95 % U-235. Derfor er det behov for å anrike uran, noe som gjøres i store anrikningsanlegg som separerer materialet og får fram en høyere konsentrasjon av den nødvendige isotopen U-235. Restavfallet fra denne produksjonen kalles utarmet uran og det kan ikke brukes i atomkraftverk eller til å lage kjernefysiske eksplosjoner.

Plutonium i brukt brensel fra kjernefysiske reaktorer kan brukes til å bygge atomvåpen, selv om prosessen er vanskelig å håndtere på grunn av plutoniumets farlige stråling og blandingen med andre isotoper som ikke skal være med i et atomvåpen.

Artikkelen er basert på denne websiden hvor man kan lære mer om atomvåpen: http://slmk.org/larom/NOR/Index.html 

Mer om fysikk i kjernevåpen finnes i denne artikkelen av Heidi Kristine Toft som er stipendiat ved Fysisk institutt på Universitetet i Oslo:
www.atlanterhavskomiteen.no/Publikasjoner/Internett-tekster/Arkiv/2008/internett_tekst_39.html